JP6666894B2

JP6666894B2 - 有機性廃棄物の処理装置

Info

Publication number: JP6666894B2
Application number: JP2017231754A
Authority: JP
Inventors: 保横尾
Original assignee: 保横尾
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2037-12-01
Also published as: JP2019098249A

Description

本発明は、有機性廃棄物の処理装置に関する。

生ごみ、糞尿等の有機性廃棄物は、再生可能な資源として注目されている。このような状況から、有機性廃棄物を廃棄物として処理するのではなく、資源として有効に活用するために、有機性廃棄物の処理方法について様々な検討が行われている（例えば、特許文献１）。

前述の特許文献１には、廃棄物に含まれる有害物質の濃度をより効果的に低減させることができる廃棄物の処理装置が開示されている。この特許文献１に開示された処理装置では、有害物質の分解のために過熱水蒸気が用いられている。

特開２０１１−０８３７４９公報

前述の特許文献１に開示された処理装置によれば、過熱水蒸気を用いて有機性廃棄物が分解される。この処理装置により得られる分解物は、例えば、肥料として再利用することができる。しかしこの処理装置では、有機性廃棄物はバッチで処理される。バッチ処理は、処理効率の点で劣る。処理効率を上げるには、例えば、処理容量の増量が検討されるが、この場合、装置の大型化は避けられない。このような事情から、有機性廃棄物を連続的に処理することができる技術の確立が求められている。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、有機性廃棄物を再利用可能な状態に効率よく分解することができる、有機性廃棄物の処理装置を提供することを目的としている。

本発明に係る有機性廃棄物の処理装置は、
過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成手段と、
有機性廃棄物が投入される投入口と、
前記投入口から投入された前記有機性廃棄物を圧送しながら前記過熱水蒸気とともに攪拌して当該有機性廃棄物を分解する分解手段と、
前記分解手段によって分解された前記有機性廃棄物を排出する排出口と
を備えており、
前記分解手段が、内周に二条雌ねじを有する円筒状のステーターと、前記ステーターの内部に導入され、外周に一条雄ねじを有するとともに、前記二条雌ねじに対して偏心回転するローターと、を備え、前記ローターの偏心回転に伴って、前記有機性廃棄物を前記一条雄ねじと前記二条雌ねじとの間に構成される螺旋状のキャビティに導入して当該有機性廃棄物を前記排出口に向けて圧送する、偏心スクリューポンプであり、
前記ローター又は前記ステーターが、前記キャビティに前記過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給路を備えていることを特徴としている。

この有機性廃棄物の処理装置によれば、有機性廃棄物を圧送しながら過熱水蒸気とともに攪拌して有機性廃棄物を分解することができる。この処理装置では、有機性廃棄物の分解に過熱水蒸気が用いられる。このため、この処理装置により得られる分解物は、例えば、肥料として再利用することができる。この処理装置は、有機性廃棄物を連続的に処理することができる。この処理装置は、従来のバッチ式の処理装置に比べて、処理効率に優れる。この処理装置によれば、有機性廃棄物を再利用可能な状態に効率よく分解することができる。

さらに、この有機性廃棄物の処理装置では、前記ローター又は前記ステーターが前記キャビティに前記過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給路を備えているので、過熱水蒸気がキャビティに直接供給される。活性が高い状態で過熱水蒸気が有機性廃棄物と接触するので、この有機性廃棄物の分解が促される。この有機性廃棄物の処理装置は、有機性廃棄物をより効率よく分解することができる。

好ましくは、この有機性廃棄物の処理装置では、前記排出口と前記分解手段との間に、当該分解手段によって分解された前記有機性廃棄物の吐出量を調整する流量調整弁を備えている。かかる構成により、キャビティ内の圧力を高めることができる。高圧状態で過熱水蒸気が有機性廃棄物と接触するので、この有機性廃棄物の分解が促される。この処理装置は、有機性廃棄物をさらに効率よく分解することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の有機性廃棄物の処理装置は、有機性廃棄物を再利用可能な状態に効率よく分解することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る有機性廃棄物の処理装置の構成が示された概略図である。図２（ａ）は図１に示されたローターの別の態様が示された概略図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿ったローターの断面が示された断面図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

以下に、有機性廃棄物として、生ごみ、糞尿等を処理するために用いられる処理装置を例に挙げて本発明の有機性廃棄物の処理装置について説明する。図１には、この有機性廃棄物の処理装置２（以下、処理装置２ともいう。）の構成が概略図として示されている。

図１に示された処理装置２は、水蒸気生成手段としてのボイラ４と、このボイラ４で生成された水蒸気をさらに加熱して過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成手段６と、有機性廃棄物が投入される投入口８と、この投入口８から投入された有機性廃棄物を圧送しながら過熱水蒸気とともに攪拌してこの有機性廃棄物を分解する分解手段１０と、この分解手段１０によって分解された有機性廃棄物を排出する排出口１２とを備えている。

この処理装置２では、ボイラ４として、例えば、最大使用圧力が１．９〜３ＭＰａ程度（例えば、２ＭＰａ）の蒸気ボイラ４を用いることができる。このボイラ４により、１．９〜３ＭＰａ（例えば、２ＭＰａ）の水蒸気が生成される。

ボイラ４の水蒸気排出口には、ステンレス等の金属製の管からなる水蒸気搬送流路１４を介して過熱水蒸気生成手段６が接続されている。水蒸気搬送流路１４の途中には、減圧弁１６が設けられており、ボイラ４で生成した水蒸気の圧力が適宜調整される。例えば、ボイラ４で生成した水蒸気が２ＭＰａである場合、この減圧弁１６において、水蒸気の圧力が１．５ＭＰａ程度に調整される。

過熱水蒸気生成手段６では、ボイラ４から導入された水蒸気が加熱手段（図示されず）によって、例えば、３５０〜１２００℃に加熱される。これにより、過熱水蒸気が生成される。この加熱手段としては、Ｃ_６０フラーレン、Ｃ_７０フラーレン等のフラーレン化合物をバインダーによって固め、支持体に焼き付けることで得られるフラーレン層を有するヒーターが挙げられる。この加熱手段としてのヒーターは、フラーレン層に通電することにより発熱する。

この過熱水蒸気生成手段６には、ステンレス等の金属製の管からなる過熱水蒸気搬送流路１８を介して分解手段１０が接続されている。過熱水蒸気搬送流路１８の途中には、減圧弁２０が設けられており、過熱水蒸気生成手段６で生成した過熱水蒸気の圧力が適宜調整される。

この処理装置２では、投入口８から有機性廃棄物が分解手段１０の内部に投入される。そして、分解手段１０によって分解された有機性廃棄物は排出口１２から排出される。この処理装置２では、有機性廃棄物は投入口８から排出口１２に向かって分解手段１０内を移動していく。この分解手段１０内での有機性廃棄物の流れを基準に、投入口８及び排出口１２の位置を表した場合、投入口８は分解手段１０の上流側に位置している。排出口１２は、分解手段１０よりも下流側に位置している。

分解手段１０は、筒状のケーシング２２と、円筒状のステーター２４と、偏心回転するローター２６と、を備える偏心スクリューポンプ３０である。この偏心スクリューポンプ３０は、回転容積式一軸偏心ねじポンプに分類される。

ステーター２４は、円筒状を呈している。このステーター２４は、ケーシング２２に挿入されている。このステーター２４の内部に、ローター２６が挿入されている。このステーター２４の内周には、二条雌ねじ２４ａが設けられている。この処理装置２では、金属製のステーター２４が用いられている。この処理装置２では、樹脂製のステーター２４が用いられてもよいし、ゴム製のステーター２４が用いられてもよい。

ローター２６は、その外周に一条雄ねじ２６ａを有している。このローター２６は、所定のひねり角度を持ちながら略螺旋状に湾曲する金属製の棒状体である。ローター２６の投入口８側の部分は、ジョイント部３２を介して、軸受３４で回転可能に支持されたドライブシャフト３６と繋げられている。この偏心スクリューポンプ３０は、図示されないモーターでドライブシャフト３６を回転させることにより、ローター２６がステーター２４の二条雌ねじ２４ａに対して偏心回転するように構成されている。なお、この図１に示された処理装置２では、前述のジョイント部３２は、２つのユニバーサルジョイント３８と両ユニバーサルジョイント３８の間に位置するカップリングロッド４０とで構成されている。

この分解手段１０、すなわち、偏心スクリューポンプ３０では、ステーター２４にローター２６が導入されることにより、このローター２６の一条雄ねじ２６ａとステーター２４の二条雌ねじ２４ａとの間に螺旋状のキャビティ４２が構成される。このキャビティ４２に、有機性廃棄物が収容される。

図１に示されているように、この分解手段１０のステーター２４には、ケーシング２２の外側とキャビティ４２とを連通する複数のパス４４が設けられている。これらパス４４は、前述の過熱水蒸気搬送流路１８と繋げられている。この処理装置２では、このパス４４を通じて、過熱水蒸気がキャビティ４２の各部に供給される。このパス４４は、キャビティ４２に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給路４６である。この処理装置２では、キャビティ４２に供給される過熱水蒸気の温度は２００℃程度であり、この過熱水蒸気の圧力は１．５ＭＰａ程度である。

この処理装置２では、投入口８を通じて有機性廃棄物が分解手段１０の内部に投入される。そしてこの処理装置２では、ローター２６が二条雌ねじ２４ａに対して偏心回転させられる。これにより、この処理装置２では、キャビティ４２に収容された有機性廃棄物が投入口８側から排出口１２に向かって圧送されていく。前述したように、過熱水蒸気供給路４６を通じて、キャビティ４２には過熱水蒸気が供給される。このため、この処理装置２では、キャビティ４２において、有機性廃棄物を圧送しながら、この有機性廃棄物が過熱水蒸気とともに攪拌される。過熱水蒸気が有機性廃棄物を分解するので、排出口１２からは分解手段１０によって分解された有機性廃棄物が排出される。

以上説明したように、この処理装置２では、有機性廃棄物を圧送しながら過熱水蒸気とともに攪拌してこの有機性廃棄物を分解することができる（亜臨界水処理）。この処理装置２では、有機性廃棄物の分解に過熱水蒸気が用いられる。このため、この処理装置２により得られる分解物は、例えば、肥料として再利用することができる。この処理装置２は、有機性廃棄物を連続的に処理することができる。この処理装置２は、従来のバッチ式の処理装置に比べて、処理効率に優れる。この処理装置２によれば、有機性廃棄物を再利用可能な状態に効率よく分解することができる。

図１に示されているように、この処理装置２は、排出口１２と分解手段１０との間に、分解手段１０によって分解された有機性廃棄物の吐出量を調整する流量調整弁４８を備えることができる。かかる構成により、キャビティ４２内の圧力を高めることができ、高圧状態で過熱水蒸気が有機性廃棄物と接触するので、この有機性廃棄物の分解が促される。この処理装置２は、有機性廃棄物を効率よく分解することができる。この観点から、この処理装置２は、排出口１２と分解手段１０との間に、分解手段１０によって分解された有機性廃棄物の吐出量を調整する流量調整弁４８を備えるのが好ましい。なお、この処理装置２の流量調整弁４８としては、吐出量の調整によりキャビティ４２内の圧力を高めることができれば、特に制限はない。この処理装置２の仕様等が考慮され、流量調整弁４８の仕様が適宜決められる。

図２には、図１に示されたローター２６の別の態様が示されている。図２（ｂ）には、図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿ったこのローター２６（以下、図１に示されたローター２６との区別のためにローター２６Ａともいう。）の断面が示されている。

図１に示されたローター２６は中実であったが、このローター２６Ａはその内部にパス５０が設けられている。このパス５０は、このローター２６Ａの断面中心に位置するメインパス５０ｍと、このメインパス５０ｍとローター２６Ａの外側空間とを連通するサブパス５０ｓとで構成されている。図３に示されているように、サブパス５０ｓはメインパス５０ｍから放射状に延びている。図示されていないが、このメインパス５０ｍが前述の過熱水蒸気搬送流路１８と繋げられている。このため、このローター２６Ａを用いた処理装置２では、ローター２６Ａの内部に設けられたパス５０を通じて過熱水蒸気がキャビティ４２内に供給される。この処理装置２では、ローター２６Ａの内部に設けられたパス５０が前述の過熱水蒸気供給路４６である。なお、ローター２６に設けられる過熱水蒸気供給路４６は、キャビティ４２内に過熱水蒸気を供給できるのであれば、その構成について特に制限はない。ローター２６に設けられる過熱水蒸気供給路４６の構成は、処理装置２の仕様等が考慮され適宜決められる。

この処理装置２では、ローター２６が過熱水蒸気供給路４６を備えていても、ステーター２４が過熱水蒸気供給路４６を備えていても、過熱水蒸気がキャビティ４２に直接供給される。このため、活性が高い状態で過熱水蒸気が有機性廃棄物と接触するので、有機性廃棄物の分解が促される。この有機性廃棄物の処理装置２は、有機性廃棄物をより効率よく分解することができる。この観点から、ローター２６又はステーター２４が過熱水蒸気供給路４６を備えているのが好ましい。

以上説明された有機性廃棄物の処理装置は、有機性廃棄物を再利用可能な状態に効率よく分解することができる。

２・・・処理装置
４・・・ボイラ
６・・・過熱水蒸気生成手段
８・・・投入口
１０・・・分解手段
１２・・・排出口
１４・・・水蒸気搬送流路
１６、２０・・・減圧弁
１８・・・過熱水蒸気搬送流路
２２・・・ケーシング
２４・・・ステーター
２４ａ・・・二条雌ねじ
２６、２６Ａ・・・ローター
２６ａ・・・一条雄ねじ
３０・・・偏心スクリューポンプ
３２・・・ジョイント部
３４・・・軸受
３６・・・ドライブシャフト
３８・・・ユニバーサルジョイント
４０・・・カップリングロッド
４２・・・キャビティ
４４、５０・・・パス
４６・・・過熱水蒸気供給路
４８・・・流量調整弁
５０ｍ・・・メインパス
５０ｓ・・・サブパス

Claims

過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成手段と、
有機性廃棄物が投入される投入口と、
前記投入口から投入された前記有機性廃棄物を圧送しながら前記過熱水蒸気とともに攪拌して当該有機性廃棄物を分解する分解手段と、
前記分解手段によって分解された前記有機性廃棄物を排出する排出口と
を備えており、
前記分解手段が、内周に二条雌ねじを有する円筒状のステーターと、前記ステーターの内部に導入され、外周に一条雄ねじを有するとともに、前記二条雌ねじに対して偏心回転するローターと、を備え、前記ローターの偏心回転に伴って、前記有機性廃棄物を前記一条雄ねじと前記二条雌ねじとの間に構成される螺旋状のキャビティに導入して当該有機性廃棄物を前記排出口に向けて圧送する、偏心スクリューポンプであり、
前記ローター又は前記ステーターが、前記キャビティに前記過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給路を備えている、有機性廃棄物の処理装置。
前記排出口と前記分解手段との間に、当該分解手段によって分解された前記有機性廃棄物の吐出量を調整する流量調整弁を備えている、請求項１に記載の有機性廃棄物の処理装置。